Halvledarmetrologi: positionering är nyckeln – Physics World

Halvledarmetrologi: positionering är nyckeln – Physics World

Tidsstämpel: 19 februari 2024 9:12

Specialiserade positioneringsdelsystem tillhandahåller kärnbyggstenar i 3D ytmätning och inspektionslösningar för halvledarindustrin

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/semiconductor-metrology-positioning-is-key-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/semiconductor-metrology-positioning-is-key-physics-world-2.jpg" data-caption="kvalitetssäkring Plattformsteknologier från Prior Scientific och Queensgate är inkorporerade i OEM optiska inspektionssystem för FoU- och volymtillverkningstillämpningar över hela halvledarförsörjningskedjan. (Med tillstånd: Queensgate)"> Queensgate interferometer
kvalitetssäkring Plattformsteknologier från Prior Scientific och Queensgate är inkorporerade i OEM optiska inspektionssystem för FoU och volymtillverkningstillämpningar över halvledarförsörjningskedjan. (Med tillstånd: Queensgate)

Systerbolag Tidigare vetenskaplig och Queensgate erbjuda en diversifierad portfölj av möjliggörande teknologier för att underbygga höghastighets- och högprecisionspositioneringskraven för 3D-optiska metrologisystem som används i halvledartillverkning och tillämpad FoU. Fysikvärlden pratade med Queensgates produktchef Craig Goodman om framväxande teknologi och kommersiella möjligheter inom halvledarförsörjningskedjan.

Varför är beröringsfri ytmetrologi kritisk vid halvledartillverkning?

När halvledarindustrin övergår från 8 tum till 12 tum (300 mm) wafers och mindre funktioner på dessa wafers (ned till 5 nm eller däromkring), blir optisk inspektion av dessa nanoskala egenskaper – pålitliga, repeterbara och med hög hastighet och hög precision – allt viktigare. Enkelt uttryckt är 3D-optisk metrologi ett måste, med kravet på automatiserade ytinspektionssystem som kan utvärdera hundratusentals mikroelektroniska enheter på en enda 300 mm skiva. Det är här våra positioneringssteg kommer till sin rätt: en riktig "sweet spot" för de piezoelektriska nanopositioneringsundersystemen och kapacitiva sensorer som vi tillverkar.

Hur ser din adresserbara kundbas ut inom halvledarindustrin?

På Prior Scientific och Queensgate riktar vi oss till OEM-tillverkare av instrumentering som kommer att integrera vårt utbud av möjliggörande teknologier i nästa generation av beröringsfria optiska metrologisystem för 3D ytprofilering och inspektion. Uppströms i innovationskedjan säljer vi också en rad positioneringssystem till halvledarforskare och ingenjörer som arbetar i tillämpad FoU-miljö.

Hur gynnar dina positioneringsprodukter halvledartillverkare?

När de väl har införlivats i OEM optiska inspektionssystem, används våra produkter för att stödja material- och prototyputveckling på enhetsnivå inom FoU-labb för halvledarprodukter. I volymtillverkningsmiljön är samma ytmetrologiska system avgörande för kvalitetssäkring och kvalitetskontroll, för att rensa bort enhetsdefekter och fel på wafernivå – dvs innan dessa enheter införlivas i förpackade elektroniska komponenter. Återbetalningen är tydlig: genom att identifiera defekter tidigt i testcykeln undviker halvledartillverkare att de defekta enheterna byggs in i ett komplett paket och upptäcks längre ner i produktionslinjen under elektriska tester.

Strategiskt, varför lägger Prior Scientific och Queensgate så stor vikt vid halvledarmarknaden just nu?

Det finns konvergerande tillväxtmöjligheter som öppnar sig för teknikleverantörer till halvledarindustrin. På rubriknivå är det frågan om halvledarsäkerhet kopplat till regional chipbrist under covid-pandemin. Som ett svar, arbetar amerikanska, europeiska och brittiska beslutsfattare proaktivt för att skala upp den inhemska kapaciteten inom halvledarproduktion. Det finns en parallell teknologisk drivkraft när volymtillverkning övergår till 300 mm halvledarskivor, där OEM-tillverkare av instrumentering måste omkonstruera sina optiska metrologisystem därefter. Vad halvledarindustrin vill ha, som standard, är skalbara och automatiserade optiska inspektionssystem med hög genomströmning för att driva arbetsflödeseffektivitet och produktkvalitet.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg" data-caption="Craig Goodman "Det finns konvergerande tillväxtmöjligheter som öppnar sig för teknikleverantörer till halvledarindustrin." (Med tillstånd: Queensgate)” title=”Klicka för att öppna bilden i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Craig.jpg”>Craig Goodman
Craig Goodman "Det finns konvergerande tillväxtmöjligheter som öppnar sig för teknikleverantörer till halvledarindustrin." (Med tillstånd: Queensgate)

Förmodligen är kvantteknikindustrin också en drivkraft för tillväxt för halvledarföretag?

Korrekt. Framsteg inom kvantavkänning, kvantnätverk och kvantberäkningar lovar att ge spelförändrande teknologier och applikationer, med betydande områden av material FoU och enhetsutveckling beroende av traditionella halvledartillverkningsprocesser. Saker och ting går snabbt, med företag över hela den framväxande kvantförsörjningskedjan som hoppas kunna gå vidare från FoU-labbet mot hållbara kommersiella tillämpningar förr snarare än senare.

Hur ligger Prior Scientific och Queensgate före kurvan när det gäller produktinnovation?

Vi arbetar nära forskarvärlden för att snabba upp vår interna teknologiinnovation. En anmärkningsvärd fallstudie i detta avseende är vår pågående FoU-samarbete med National Physical Laboratory (NPL), Storbritanniens National Measurement Institute. Med finansiering från Analys för innovatörer (A4I) – ett program som drivs av Innovera Storbritannien, Storbritanniens innovationsbyrå – vi gjorde nyligen en "djupdykning" i arten och omfattningen av parasitiska (off-axis) rörelsefel i Queensgates fleraxliga nanopositioneringsstadier. I samarbete med NPL-forskare gav denna granulära undersökning en praktisk korrigerings- och kalibreringsmetodik för att förstärka end-to-end kvalitetssäkring över hela Queensgate-portföljen av piezodrivna nanopositioneringssteg (liksom möjliggörande teknologier som piezoaktuatorer, kapacitiva sensorer, styrelektronik och mjukvara).

Hur ser utvecklingsfärdplanen ut för din portfölj av positioneringsprodukter 2024?

På kort sikt kommer vi att lansera våra nya högbelastningspositionerare – för att manövrera hela det optiska huvudet i ett beröringsfritt ytmätsystem – samt lägga till fleraxlig kapacitet till vårt utbud av provpositioneringssteg för 300 mm wafers (med lastkapacitet för att stödja tunga waferchuckar). Också i prototyputveckling, och kommer att släppas fullständigt kommersiellt senare i år, är ett Z-axelspets/lutningsprovsteg för avancerad kisel-wafer-bearbetning. Nyckeln: genom att arbeta tillsammans kan Prior Scientific och Queensgate täcka alla dina positioneringskrav för 3D ytmätning och inspektion.

Möjliggörande teknologier och delsystem för 3D ytmätning

Från forskningsmikroskop till automatiserade ytavbildningssystem tillhandahåller Prior Scientific motoriserade positioneringssteg, robotlastare, belysningslösningar och andra centrala delsystem för att stödja metrologikraven för avancerad halvledar-FoU och tillverkning.

Priors H105F är till exempel en motoriserat XY stegmotorsteg (154 x 154 mm rörelse) som kan rymma stora prover inklusive halvledarskivor, fotomasker och kretskort. H112 är en del av samma produktfamilj och ger ett maximalt rörelseområde på 302 x 302 mm för att rymma 300 mm wafers (samtidigt som den säkerställer kompatibilitet med många robotarms wafer loaders).

Parallellt producerar Prior ett sortiment av motoriserade och manuella objektivnosstycken att integrera i nya eller befintliga anpassade optiska system. Nosstyckena sträcker sig från en fast förstoring med ett mål för OEM-tillämpningar till ett motoriserat nosstycke med sex positioner för automatiserade skanningsapplikationer som kräver flera objektiv.

Systerföretaget Queensgate, som passar ihop med Prior Scientifics produktutbud, tillverkar höghastighets-, högprecisionspiezosteg och kapacitiva sensorer med låga pikometerupplösningar för nanopositioneringssystem som används vid inspektion av halvledarwafer och mask.

WP-Z-120A wafer positioneringssystem är ett exempel. Steget är designat för applikationer med hög genomströmning och kombinerar millisekunders svarstider med friktionsfri rörelse över ett 120 µm intervall med sluten slinga. Produkten klarar 300 mm wafers och wafer chuckar upp till 8 kg.

Andra centrala delsystem i Queensgate-portföljen inkluderar OP400 och OP800 piezo objektiv skannrar – erbjuder upp till 400 respektive 800 µm rörelse, med kapacitiva sensorer som ger positioneringsupplösning och repeterbarhet under nm. Samtidigt är OEM-alternativ tillgängliga nu för en familj av "höglast" Z-lägesställare för positionering av hela det optiska systemet i en 3D ytmetrologisk uppställning (och kompatibel med belastningar upp till 15 kg och rörelseområden upp till 300 µm).

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden